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【原创】汽车用纺织材料的应用和发展

2023年11月13日

我国汽车产业在经过了多年高速增长后,正进入产业转型和技术升级的新时期。在“双碳”目标以及新能源汽车产业政策的双重驱动下,车用材料也迎来了新的发展机遇。传统以钢为主的汽车用材结构,正向钢铝混合、全铝车身、塑料复合材料和镁合金等多材料混合应用的趋势发展。整体来看,在全球节能与环保的大势所趋下,汽车材料的应用和发展始终围绕着“绿色化、轻量化、功能化”这一大方向。


绿色化

在全球节能与环保的大势所趋下,汽车材料的应用和发展始终围绕着绿色方向发展。汽车用纺织品绿色环保化要求汽车用纺织零部件在原材料选用、开发、生产制造、报废回收等多个环节都具有绿色环保性。


福特公司将麦当劳所产生的咖啡豆外壳材料回收用于制造汽车零部件,生产的零部件较之前减轻了20%的重量,同时在模具的成型过程中节省25%的能源。目前,福特汽车已经在汽车上大豆改性纤维、洋麻纤维、纤维素纤维、椰子纤维等多种天然纤维或生物基再生纤维。奥迪e-tron GT quattro地毯和地垫采用100%再生尼龙纤维制成的Econyl材料,纤维原料来源于生产废料、废弃纺织物、旧地毯或旧渔网。


福特公司利用回收的咖啡豆外壳材料制造的汽车零部件

轻量化

《新能源汽车产业发展规划(2021 — 2035年)》提出,要突破整车轻量化等共性节能技术。在动力电池能量密度问题暂时无法很好解决的情况下,新能源汽车整车的轻量化技术的重点应放在轻量化材料的应用上。

碳纤维增强复合材料具有绝佳的物理性能,在同样体积下,碳纤维质量比铝轻30%、比钢轻50%,强度为钢的 7 ~ 9 倍。目前,以树脂和金属为基体的碳纤维复合材料在车身上的应用比较成熟。

上汽、北汽、长安、吉利、蔚来、特斯拉等量产车型已开始应用CFRP零部件;同时涌现出一批CFRP零部件生产供应企业,如澳盛科技、亨睿、卡莱、华渔传动科技等,都已建立了低成本自动化量产零部件应用示范生产线。

BMW智能化轻质结构兼顾高效率和优越的动态驾驶表现。纯电动BMW i3和BMW i8是BMW首款采用大规模量产的碳纤维材料车型。目前,BMW集团已有能力自行生产碳纤维和碳纤维板,使大规模量产成为可能。


BMW i8

柯尼塞格旗下的Regera为第一款用裸碳纤维制成的跑车。全车版件均采用KNC碳纤材质,相较于同样采用全碳纤版件却搭配喷漆涂装的Regera,车重减轻20kg。


柯尼塞格旗下Regera跑车

迈凯伦Speedtail基于精细编制的碳纤维结构,采用钛层熔合于织物上,既保持了碳纤维的高强度和低重量,又为打造各色的饰面创造了可能。


迈凯伦Speedtail

玻璃纤维重量轻,且与钢或铝相比,易制造出复杂形状。通过各种制造工艺,如针刺毡工艺、湿法车顶工艺等,玻璃纤维也已经在汽车各个部件里面得到应用。雪佛兰科尔维特C8采用湿法模压成型的混合复合材料(3层玻璃纤维预成型件),密度结构SMC(包含40%纤维体积含量的短切玻璃纤维)被用于各种非A级表面部件,包括车身底板、仪表板、进气管道系统和前行李箱。


雪佛兰科尔维特C8

功能化

随着国内汽车工业化的飞速发展,各个汽车厂商在不断革新的基础上,汽车上的功能也越来越多,以让用户用车更加方便快捷,感受更人性化的关怀。功能性纤维可以满足某种特殊要求和用途的纤维,起到承载、隔离、过滤、造型、耐久、舒适、屏蔽、防高能辐射、自适应、智能等作用,越来越多的汽车厂商也开始利用功能性纤维来实现汽车用纺织品的功能性。

杜邦芳纶纸蜂窝芯材具有多个六角形单元构成的结构体,可制成质轻且具有高强度的结构,同时还兼具耐高温、隔音、阻燃、减震、易成型加工等优异性能,其与密度高的蒙皮材料结合后,结构具有极高的比强度,同等重量的强度约为实心钢的10倍,可应用于汽车座椅等内饰产品中。


杜邦芳纶纸蜂窝芯材

目前,汽车用产品也不断向智能化的方向发展,在这过程中需要用到电子信息智能纺织品,如BMW i Inside Future项目成果BMW Sound Curtain可以支持座椅上的音频创新,让每个乘客都能听到不同的音乐。Layer×Airbus开发的座椅,座椅的针织面料中包含一组传感器,用于检测乘客的体重、运动和温度,以调整座位的最佳位置,保证乘客在旅途中的舒适感。


BMW Sound Curtain


Layer×Airbus开发的座椅

(来源:纺织导报)

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